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Perché non ci siamo evoluti per vivere per sempre: il mistero dell'invecchiamento

Perché non ci siamo evoluti per vivere per sempre: il mistero dell'invecchiamento (Foto: GettyImages-465083677)

I ricercatori dell'Istituto di Biologia Molecolare (IMB) di Mainz hanno fatto un passo avanti nella comprensione dell'origine del processo di invecchiamento. Hanno chiarito che i geni appartenenti ad un processo chiamato autofagia - uno dei meccanismi più critici di sopravvivenza delle cellule - promuovono la salute e la forma fisica nei vermi giovani, ma guidano il processo di invecchiamento più tardi nella vita.


Questa ricerca, pubblicata nella rivista Genes & Development, fornisce alcune delle prime chiare evidenze che il processo di invecchiamento nasce come stranezza dell'evoluzione. Questi risultati possono anche avere implicazioni più ampie per il trattamento di disturbi neurodegenerativi in cui è implicata l'autofagia, come l'Alzheimer, il Parkinson e l'Huntington. I ricercatori dimostrano che spegnendo l'autofagia nei vermi invecchiati si promuove la longevità, con un forte miglioramento nella salute neuronale e conseguentemente del corpo intero.


Invecchiare è una cosa che succede a tutti, e a quasi tutte le specie di questo pianeta, ma la domanda è: deve essere così? Nella ricerca appena pubblicata, il laboratorio del Dr. Holger Richly dell'IMB, ha scoperto alcune delle prime prove genetiche che possono rispondere a questa domanda.


Come ha spiegato Charles Darwin, la selezione naturale implica che gli individui più forti per un dato ambiente sopravvivono alla razza e trasmettono i propri geni alla generazione successiva. Più è fruttuoso un tratto nel promuovere il successo riproduttivo, tanto più forte sarà la selezione per tale tratto. In teoria, ciò dovrebbe dare origine a individui con tratti che impediscono l'invecchiamento poiché i loro geni possono essere trasmessi quasi continuamente. Quindi, nonostante i fatti evidenti del contrario, secondo l'evoluzione l'invecchiamento non dovrebbe mai essere accaduto.


Questa contraddizione evolutiva è stata discussa e teorizzata sin dal 1800. E' stato solo nel 1953, con la sua ipotesi della pleiotropia antagonista (AP), che George C. Williams ci ha dato una spiegazione razionale di come, attraverso l'evoluzione, può insorgere l'invecchiamento in una popolazione. Williams ha proposto che la selezione naturale arricchisce i geni, promuovendo il successo riproduttivo, ma come conseguenza ignora i loro effetti negativi sulla longevità. E' importante che questo sia vero solo quando questi effetti negativi si verificano dopo l'inizio della riproduzione.


Essenzialmente, se una mutazione genica provoca più prole, ma riduce la vita, ciò va bene. Questo è perché ci possono essere più discendenti portatori dei geni del genitore in un tempo più breve per compensare. Di conseguenza queste mutazioni pro-forma fisica e pro-invecchiamento nel tempo sono selezionate attivamente e il processo di invecchiamento si codifica nel nostro DNA. Anche se questa teoria è stata dimostrata matematicamente e le sue implicazioni dimostrate nel mondo reale, manca la prova effettiva che i geni si comportano così.


Questa prova è arrivata ora, secondo il primo co-autore della ricerca Jonathan Byrne:

"La teoria evolutiva dell'invecchiamento spiega tutto così bene, ma mancava di prove concrete che è quello che accade in natura. L'evoluzione diventa cieca agli effetti delle mutazioni che promuovono l'invecchiamento, fino a quando questi effetti entrano in funzione solo dopo la riproduzione. L'invecchiamento è proprio una svista evolutiva.

"Questi geni AP non sono stati trovati prima perché è incredibilmente difficile lavorare con animali già invecchiati, siamo stati i primi a capire come farlo su larga scala. Da una selezione relativamente piccola, abbiamo trovato un numero sorprendentemente grande di geni [30] che sembrano operare in modo antagonistico".

"Studi precedenti avevano trovato geni che incoraggiano l'invecchiamento, pur essendo essenziali per lo sviluppo, ma questi 30 geni sono tra i primi a promuovere l'invecchiamento specificamente solo nei vermi vecchi. Considerando che abbiamo testato solo lo 0,05% di tutti i geni in un verme, è possibile che ci siano molti altri di questi geni da trovare là fuori".


Le prove dell'invecchiamento guidato dall'evoluzione non erano l'unica sorpresa che la ricerca aveva in serbo, secondo Thomas Wilhelm, l'altro primo co-autore. "La cosa più sorprendente è ciò in cui erano coinvolti quei geni". Non contenti di dare proprio le prove mancanti del puzzle di 60 anni, Wilhelm e i suoi colleghi hanno continuato a descrivere ciò che fa un sottoinsieme di questi geni nel C.elegans e come potrebbe guidare il processo di invecchiamento.


Il dottor Holger Richly, l'autore senior dello studio, dice: "Questo è dove i risultati sono davvero affascinanti. Abbiamo trovato una serie di geni coinvolti nella regolazione dell'autofagia, che accelerano il processo di invecchiamento". Questi risultati sono davvero sorprendenti, il processo di autofagia è un meccanismo cruciale di riciclaggio nella cellula e di solito è necessario per vivere normalmente per tutta la vita.


Sappiamo che l'autofagia rallenta con l'età e gli autori di questo documento dimostrano che sembra completamente deteriorarsi nei vermi vecchi. Essi dimostrano che spegnere i geni chiave per l'avvio del processo consente ai vermi di vivere più a lungo rispetto a lasciarli funzionare danneggiati.


"Questo potrebbe costringerci a ripensare uno dei processi più fondamentali che esistono in una cellula", spiega Richly. "L'autofagia è ritenuta quasi sempre vantaggiosa, anche quando funziona a malapena. Al contrario mostriamo che ci sono gravi conseguenze negative quando si rompe e allora è meglio escluderla del tutto. È un AP classico. Nei vermi giovani, l'autofagia funziona correttamente ed è essenziale per raggiungere la maturità, ma dopo la riproduzione, inizia a funzionare male, causando il loro invecchiamento".


Con una rivelazione finale, Richly e il suo team sono riusciti a tracciare l'origine dei segnali pro longevità in un tessuto specifico, ovvero nei neuroni. Disattivando l'autofagia nei neuroni di vermi vecchi, non solo ne hanno prolungato la vita, ma hanno aumentato drasticamente la loro salute globale.


"Immagina di arrivare a metà della tua vita e di ottenere un farmaco che ti lascia in forma fisica e mobile come una persona con metà dei tuoi anni, e che ti fa vivere più a lungo; ecco cosa succede ai vermi", dice Thomas Wilhelm. "Spegniamo l'autofagia solo in un tessuto e l'animale si potenzia: i neuroni sono molto più sani nei vermi trattati e pensiamo che questo sia ciò che mantiene in buona forma i muscoli e il resto del corpo. Il risultato è un'estensione del 50% della vita".


Anche se gli autori non conoscono ancora l'esatto meccanismo che induce i neuroni a rimanere più sani per più tempo, questa scoperta potrebbe avere implicazioni nel mondo reale. "Ci sono molte malattie neuronali associate alla disfunzione dell'autofagia come l'Alzheimer, il Parkinson e l'Huntington, è possibile che questi geni dell'autofagia possano rappresentare un buon modo per aiutare a preservare l'integrità neuronale in questi casi", spiega Thomas Wilhelm.


Pur sapendo che un tale trattamento richiederebbe un tempo molto lungo per essere realizzato, e supponendo che tali risultati possano essere confermati negli esseri umani, c'è una speranza alettante: prevenire le malattie e restare più giovani e più sani mentre lo si fa.

 

 

 


Fonte: Johannes Gutenberg Universitaet Mainz (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Thomas Wilhelm, Jonathan Byrne, Rebeca Medina, Ena Kolundžić, Johannes Geisinger, Martina Hajduskova, Baris Tursun, Holger Richly. Neuronal inhibition of the autophagy nucleation complex extends life span in post-reproductive C. elegans. Genes & Development, 2017; 31 (15): 1561 DOI: 10.1101/gad.301648.117

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